Dalam mempelajari Hidrokarbon dan Minyak Bumi kita tak akan pernah lepas dari istilah, alkana, alkena dan alkuna. senyawa organik ini erat sekali kaitannya dengan materi yang akan atau sedang kita pelajari dikelas 11 ini.
Mimin saranin ya, belajarnya jangan sekaligus agar materinya dapat dipahami secara keseluruhan. karena materi ini panjang dan butuh pemahaman. terlebih lagi sering keluar di ujian.
Pada kurikulum 2013, materi Hidrokarbon digabung menjadi satu dengan minyak bumi. untuk itu temen-temen harus dapat membatasi materinya agar tidak campur aduk. sebenarnya ya ga susah sih. cuma biar lebih enak aja.
Rangkuman Materi Hidrokarbon dan Minyak Bumi
A. Senyawa Organik dan Anorganik
Pada awalnya, senyawa karbon yang dapat disintersis dari luar tubuh makhluk hidup disebut sebagai senyawa karbon anorganik. pendapat ini bertahan hingga Friedrich wohler dapat mensisntesis urea diluar tubuh makhluk hidup.
yaitu amonium sianat yang dipanaskan membentuk urea. atas dasar penemuan itu penggolongan senyawa organik dan anorganik tidak digolongkan berdasal asalnya lagi (makhluk hidup) tetapi lebih ke sifat dan strukturnya.
Perbedaan senyawa organik dan anorganik
B. Hidrokarbon
Jika file pdf tidak dapat tampil pada browser kamu. bisa di download dengan link dibawah
C. Isomeri Alkana, Alkena dan Alkuna
Jika file pdf tidak dapat tampil pada browser kamu. bisa di download dengan link dibawah
D. Contoh Soal dan Pembahasan Hidrokarbon dan Minyak Bumi
Soal no1.
Carilah isomer yang mungkin dari heksana, C6H14.
Pembahasan
(1). n-heksana
H3C – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – CH3
(2). 2-metil-pentana
(3). 3-metil-pentana
(4). 2,2-dimetil-butana
(5). 2,3-dimetil-butana
Soal No 2.
Berapa isomer posisi yang mungkin dimiliki oleh C5H10, butena ?
Pembahasan :
(1). 1-pentena
H2C = CH – CH2 – CH2 – CH3
(2). 2-pentena
H3C – CH = CH – CH2 – CH3
(3). 2-metil-1-butena
(4). 3-metil-1-butena
(5). 2-metil-2-butena
(6). 3-metil-2-butena
Soal No 3.
Isomer geometri dari 2-kloro-2-butena
Pembahasan
(1) Cis–2-kloro–2-butena
(2) Trans–2-kloro–2-butena
Saran Artikel : Rangkuman materi kimia kelas 10 11 12
E. Minyak Bmi
Pengertian minyak bumi
Minyak bumi merupakan campuran kompleks dari senyawa-senyawa hidrokarbon, baik senyawa alifatik, alisiklik, dan aromatik yang sebagian terdiri atas alkana tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya, dengan sedikit senyawa nitrogen (0,01-0,9%), belerang (0,1-7%), oksigen (0,06-0,4%) dan senyawa logam dalam jumlah yang sangat kecil
Komponen Minyak Bumi
Minyak bumi mengandung senyawa hidrokarbon, yaitu :
1. Golongan Alifatik
Dari alkana rantai lurus sampai rantai bercabang. Con: CH3 – (CH2)6 – CH3 (n-oktana)
2. Golongan Alisiklik
Termasuk golongan ini adalah alkana sikloalkana (alkana yang berupa rantai tertutup atau siklik)
3. Golongan Aromatik
Termasuk golongan ini adalah benzena dan turunannya.
4. Senyawa hidrokarbon tidak jenuh
Golongan ini sangat sedikit terdapat di dalam minyak bumi karena senyawa ini mudah teradisi membentuk hidrokarbon jenuh (alkana)
5. Senyawa anorganik
a. senyawa belerang (S) : 0,01 – 0,7 %
misal : sebagai R – S- R (tioalkana), R adalah gugus alkil
b. senyawa nitrogen (N) : 0,01 – 0,9 %
misal : terdapat sebagai C4H5N (pirol)
c. senyawa oksigen (O) : 0,06 – 0,4 %
misal : terdapat sebagai R-COOH (asam karboksilat)
d. sedikit senyawa organologam
misal: vanadium dan nikel
Pengolahan Minyak Bumi
Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui tahap-tahap, sebagai berikut :
Destilasi bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi secara bertahap berdasarkan pada titik didihnya.
a) Pengolahan tahap pertama (primary process)
Pengolahan tahap pertama ini berlangsung melalui proses distilasi bertingkat, yaitu pemisahan minyak bumi ke dalam fraksi-fraksinya berdasarkan titik didih masingmasing fraksi.
Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut menara gelembung.
Makin ke atas, suhu dalam menara fraksionasi itu makin rendah. Hal itu menyebabkan komponen dengan titik didih lebih tinggi akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang titik didihnya lebih rendah naik ke bagian yang lebih atas lagi.
Hasil-hasil frasionasi minyak bumi yaitu sebagai berikut :
1) Fraksi pertama
Pada fraksi ini dihasilkan gas, yang merupakan fraksi paling ringan. Minyak bumi dengan titik didih di bawah 30oC, berarti pada suhu kamar berupa gas. Gas pada kolom ini ialah gas yang tadinya terlarut dalam minyak mentah, sedangkan gas yang tidak terlarut dipisahkan pada waktu pengeboran.
Gas yang dihasilkan pada tahap ini yaitu LNG (Liquid Natural Gas) yang mengandung komponen utama propana (C3H8) dan butana (C4H10), dan LPG (Liquid Petroleum Gas) yang mengandung metana (CH4) dan etana (C2H6).
2) Fraksi kedua
Pada fraksi ini dihasilkan petroleum eter. Minyak bumi dengan titik didih lebih
kecil 90oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendinginan dengan suhu
30oC – 90oC.
Pada trayek ini, petroleum eter (bensin ringan) akan mencair dan keluar ke penampungan petroleum eter. Petroleum eter merupakan campuran alkana dengan rantai C5H12 – C6H14.
3) Fraksi Ketiga
Pada fraksi ini dihasilkan gasolin (bensin). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 175oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 90oC – 175oC. Pada trayek ini, bensin akan mencair dan keluar ke penampungan bensin. Bensin merupakan campuran alkana dengan rantai C6H14-C9H20.
4) Fraksi keempat
Pada fraksi ini dihasilkan nafta. Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 200oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175oC-200oC.
Pada trayek ini, nafta (bensin berat) akan mencair dan keluar ke penampungan nafta. Nafta merupakan campuran alkana dengan rantai C9H20–C12H26.
5) Fraksi kelima
Pada fraksi ini dihasilkan kerosin (minyak tanah). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 275oC, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 175oC-275oC.
Pada trayek ini, kerosin (minyak tanah) akan mencair dan keluar ke penampungan kerosin. Minyak tanah (kerosin) merupakan campuran alkana dengan rantai C12H26–C15H32.
6) Fraksi keenam
Pada fraksi ini dihasilkan minyak gas (minyak solar). Minyak bumi dengan titik didih lebih kecil dari 3750C, masih berupa uap, dan akan masuk ke kolom pendingin dengan suhu 2500C-3750C. Pada trayek ini minyak gas (minyak solar) akan mencair dan keluar ke penampungan minyak gas (minyak solar). Minyak solar merupakan campuran alkana dengan rantai C15H32–C16H34.
7) Fraksi ketujuh
Pada fraksi ini dihasilkan residu. Minyak mentah dipanaskan pada suhu tinggi,
yaitu di atas 375oC, sehingga akan terjadi penguapan. Pada trayek ini dihasilkan residu yang tidak menguap dan residu yang menguap.
Residu yang tidak menguap berasal dari minyak yang tidak menguap, seperti aspal dan arang minyak bumi. Adapun residu yang menguap berasal dari minyak yang menguap, yang masuk ke kolom pendingin dengan suhu 375oC.
Minyak pelumas (C16H34–C20H42) digunakan untuk pelumas mesin-mesin, parafin (C21H44–C24H50) untuk membuat lilin, dan aspal (rantai C lebih besar dari C36H74) digunakan untuk bahan bakar dan pelapis jalan raya.
b) Pengolahan tahap kedua (Secondary Process)
Pada pengolahan tahap kedua, terjadi perubahan struktur kimia. Proses pengolahan lanjutan dapat berupa proses-proses seperti di bawah ini.
1) Konversi struktur kimia
Dalam proses ini, suatu senyawa hidrokarbon diubah menjadi senyawa hidrokarbon lain melalui proses kimia.
a) Perengkahan (cracking)
Dalam proses ini, molekul hidrokarbon besar dipecah menjadi molekul hidrokarbon yang lebih kecil sehingga memiliki titik didih lebih rendah dan stabil.
Caranya dapat dilaksanakan, yaitu sebagai berikut:
• Perengkahan termal; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan suhu dan tekanan tinggi saja.
• Perengkahan katalitik; yaitu proses perengkahan dengan menggunakan panas dan katalisator untuk mengubah distilat yang memiliki titik didih tinggi menjadi bensin dan karosin. Proses ini juga akan menghasilkan butana dan gas lainnya.
• Perengkahan dengan hidrogen (hydro-cracking); yaitu proses perengkahan yang merupakan kombinasi perengkahan termal dan katalitik dengan "menyuntikkan" hidrogen pada molekul fraksi hidrokarbon tidak jenuh.
Dengan cara seperti ini, maka dari minyak bumi dapat dihasilkan elpiji, nafta, kerosin, avtur, dan solar. Jumlah yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik dibandingkan dengan proses perengkahan termal atau perengkahan katalitik saja. Selain itu, jumlah residunya akan berkurang.
b) Alkilasi
Alkilasi merupakan suatu proses penggabungan dua macam hidrokarbon isoparafin secara kimia menjadi alkilat yang memiliki nilai oktan tinggi. Alkilat ini dapat dijadikan bensin atau avgas.
c) Polimerisasi
Polimerisasi merupakan penggabungan dua molekul atau lebih untuk membentuk molekul tunggal yang disebut polimer. Tujuan polimerisasi ini ialah untuk menggabungkan molekul-molekul hidrokarbon dalam bentuk gas (etilen, propena) menjadi senyawa nafta ringan.
d) Reformasi
Proses ini dapat berupa perengkahan termal ringan dari nafta untuk mendapatkan produk yang lebih mudah menguap seperti olefin dengan angka oktan yang lebih tinggi. Di samping itu, dapat pula berupa konversi katalitik komponen-komponen nafta untuk menghasilkan aromatik dengan angka oktan yang lebih tinggi.
e) Isomerisasi
Dalam proses ini, susunan dasar atom dalam molekul diubah tanpa menambah atau mengurangi bagian asal. Hidrokarbon garis lurus diubah menjadi hidrokarbon garis bercabang yang memiliki angka oktan lebih tinggi. Dengan proses ini, n-butana dapat diubah menjadi isobutana yang dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam proses alkilasi.
2) Proses ekstraksi
Melalui proses ini, dilakukan pemisahan atas dasar perbedaan daya larut fraksifraksi minyak dalam bahan pelarut (solvent) seperti SO2, furfural, dan sebagainya. Dengan proses ini, volume produk yang diperoleh akan lebih banyak dan mutunya lebih baik bila dibandingkan dengan proses distilasi saja.
3) Proses kristalisasi
Pada proses ini, fraksi-fraksi dipisahkan atas dasar perbedaan titik cair (melting point) masing-masing. Dari solar yang mengandung banyak parafin, melalui proses pendinginan, penekanan dan penyaringan, dapat dihasilkan lilin dan minyak filter.
Pada hampir setiap proses pengolahan, dapat diperoleh produk-produk lain sebagai produk tambahan. Produk-produk ini dapat dijadikan bahan dasar petrokimia yang diperlukan untuk pembuatan bahan plastik, bahan dasar kosmetika, obat pembasmi serangga, dan berbagai hasil petrokimia lainnya.
4) Membersihkan produk dari kontaminasi (treating)
Hasil-hasil minyak yang telah diperoleh melalui proses pengolahan tahap pertama dan proses pengolahan lanjutan sering mengalami kontaminasi dengan zat-zat yang merugikan seperti persenyawaan yang korosif atau yang berbau tidak sedap.
Kontaminan ini harus dibersihkan misalnya dengan menggunakan caustic soda, tanah liat, atau proses hidrogenasi.
Kegunaan minyak bumi
Berdasarkan jumlah atom C, maka minyak bumi dapat dibagi menjadi fraksi-fraksi
dengan sifat berbeda
Jumlah atom C
|
Fraksi
|
Kegunaan
|
C1-C4
|
Gas
|
- Bahan bakar elpiji
|
- Bahan baku sintesis senyawa organik
|
||
-Bahan bakar kendaraan bermotor
|
||
C5 – C10
|
Bensin
|
-Sintetis senyawa organik
|
C6 – C10
|
Nafta
|
-Pembuatan plastik, karet sintesis, deterjen, obat,
cat, bahan pakaian, kosmetik
|
-Bahan bakar pesawat udara
|
||
C11 – C14
|
Kerosin
|
- Bahan bakar kompor paraffin
|
C15 – C17
|
Minyak solar
|
-Bahan bakar kendaraan bermesin diesel
|
-Bahan bakar tungku industri
|
||
C18 – C20
|
Minyak pelumas
|
- Digunakan untuk minyak pelumas
karena kekentalannya yang tinggi
|
> C20
|
Lilin
|
-Sebagai lilin paraffin untuk membuat lilin, kertas
pembungkus berlapis lilin, lilin batik, korek api, dan semir sepatu
|
Bensin
Fraksi minyak bumi yang paling banyak digunakan ialah bensin. Komponen utamanbensin yaitu n-heptana dan isooktana.
CH3 -CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH3
n-heptana
2,2,4-trimetil pentana (isooktana)
Kualitas bensin dinyatakan dengan bilangan oktan, yaitu bilangan yang menunjukkan jumlah isooktana dalam bensin. Bilangan oktan ini menyatakan kemampuan bahan bakar dalam mengatasi ketukan (knocking) saat terbakar dalam mesin.
Semakin besar bilangan oktan, semakin tinggi kualitas bensin. Sebagai pembanding, dapat dilihat dari nilai yang seharusnya dimiliki oleh n-heptana dan isooktana:
• n-heptana diberi nilai oktan = 0, karena zat ini menimbulkan knocking yang sangat
hebat.
• isooktana diberi nilai = 100, karena menimbulkan sedikit knocking (tidak menimbulkan knocking).
Sampai saat ini terdapat tiga jenis bensin, yaitu premix, premium, dan super TT. Premix (campuran premium dengan zat aditif MTBE), mempunyai nilai oktan 94, berarti kualitas bahan bakar setara dengan campuran 94% isooktana dan 6% n-heptana. Premium mempunyai nilai oktan 80-85, sedangkan super TT mempunyai nilai oktan 98.
Bensin yang dihasilkan dari proses distilasi biasanya masih mempunyai bilangan oktan yang rendah. Untuk meningkatkan bilangan oktan, perlu ditambahkan zat aditif (zat anti knocking), seperti:
• Tetra Ethyl Lead (TEL); mempunyai rumus molekul Pb(C2H5)4. TEL biasanya digunakan dalam bentuk campurannya yang disebut Ethyl Fluid, yaitu terdiri atas:
65% TEL, 25% 1,2-dibromoetana, 10% 1,2-dikloroetana. Adanya unsur Br dan Cl sangat penting untuk mencegah oksida timbal menempel pada mesin, yaitu dengan membentuk timbal bromida PbBr2 yang mudah menguap.
Dengan demikian, semua
timbal akan keluar bersama asap kendaraan bermotor lewat knalpot.
• Benzena; mempunyai rumus molekul C6H6.
• Etanol; mempunyai rumus molekul CH3 -CH2 - OH. Campuran bensin dengan etanol (9:1) lazim disebut gasohol.
• Tersier-butil alkohol; mempunyai rumus molekul C4H9OH.
• Tersier-butil metil eter (MTBE = Metil Tersier Butil Eter); mempunyai rumus molekul
C5OH12. Zat aditif ini biasanya digunakan sebagai pengganti TEL, yaitu untuk menghindari adanya timbal yang dapat mencemari udara.
Dampak pembakaran bensin
a. Penggunaan TEL
TEL mengandung logam berat timbal (Pb) yang terbakar dan akan keluar bersama asap kendaraan bermotor melalui knalpot. Hal ini menyebabkan pencemaran udara.
Senyawa timbal merupakan racun dengan ambang batas kecil, artinya pada konsentrasi kecil pun dapat berakibat fatal.
Gejala yang diakibatkannya, antara lain: tidak aktifnya pertumbuhan beberapa
enzim dalam tubuh, berat badan anak-anak berkurang, perkembangan sistem syaraf
lambat, selera makan hilang, cepat lelah, dan iritasi saluran pernapasan.
b. Pembakaran tidak sempurna hidrokarbon
Pembakaran tidak sempurna dengan reaksi sebagai berikut:
CxHy + O2(g) => C(s) + CO(g) + CO2(g) + H2O(g)
Menghasilkan:
• karbon (arang) yang berupa asap hitam yang mengganggu pernapasan.
• gas karbonmonoksida yang merupakan gas beracun yang tidak berbau, tidak berasap, tetapi dapat mematikan.
Gas CO memiliki kemampuan terikat kuat pada hemoglobin, suatu protein yang mengangkut O2 dari paru-paru ke seluruh tubuh. Daya ikat hemoglobin terhadap CO dua ratus kali lebih kuat daripada terhadap O2. Jadi, jika kita menghirup udara yang mengandung O2 dan CO,
maka yang akan terikat lebih dulu dengan hemoglobin ialah CO. Jika CO yang terikat terlampau banyak, maka tubuh kita akan kekurangan O2 yang mempengaruhi proses metabolisme sel.
Kadar CO yang diperbolehkan ialah di bawah 100 ppm (0,01%). Udara dengan kadar CO 100 ppm, dapat menyebabkan sakit kepala dan cepat lelah. Udara dengan kadar CO 750 ppm, dapat menyebabkan kematian.
• gas karbondioksida menyebabkan perubahan komposisi kimia lapisan udara dan mengakibatkan terbentuknya efek rumah kaca (treibhouse effect), yang memberi kontribusi pada peningkatan suhu bumi.
c. Adanya belerang dalam minyak bumi
Adanya belerang dalam minyak bumi, akan terbakar menghasilkan belerang dioksida.
S + O2 => SO2
Gas belerang dioksida (SO2) merupakan oksida asam yang dapat merusak zat hijau daun (klorofil), sehingga mengganggu proses fotosintesis pada pohon.
Apabila SO2 bercampur dengan air hujan menyebabkan terjadinya hujan asam bersama-sama dengan NOx. NOx sendiri secara umum dapat menumbuhkan sel-sel beracun dalam
tubuh mahluk hidup, serta meningkatkan derajat keasaman tanah dan air jika bereaksi dengan SO2.
Ginamana? sudah paham belum? semoga rangkuman Materi Hidorkarbon dan Minyak Bumi ini dapat membantu ya. jangan lupa di share. terima kasih
